Особо токсичны и бесспорные разрушители природы – смесь полихлордибензо-п-диоксинов (ПХДД) и полихлордибензофуранов (ПХДФ).
Та часть диоксинов, которая попадает в трубу, почти целиком связана с частицами золы. Это естественно, так как диоксины очень хорошо адсорбируются на любых материалах: их адсорбционная способность огромна. Эмиссия диоксинов из трубы прямо связана с количеством золы уноса. Ниже приведены предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе, в воде, продуктах питания.
В атмосферном воздухе
В соответствии с постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 01.01.01 г. № 000 «О введении в действие ГН 2.1.6.1338-03» предельно допустимые концентрации (ПДК) диоксинов (в пересчете на 2,3,7,8-тетрахлордибензо 1,4-диоксин) в атмосферном воздухе населенных мест равны 0.5 пГ/м3 (0.5 · 10-12 г/м3). (пикограмм, пг - 10-12 грамма)
В воде
В соответствии с Гигиеническими нормативами ГП 2.1.5.2280-07 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» (утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28 сентября 2007г. № 75) Предельно допустимые концентрации (ПДК) 2,3,7,8 – тетрахлордибензо-п-диоксина в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляют 1 пГ/л.
В продуктах питания
ПДК диоксинов в продуктах питания лимитируется в соответствии с постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 16 июля 2008 года № 43 Об утверждении СанПиН 2.3.2.2401-08: Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов Санитарно –эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.2402-08.
Шлаки
На 3-4 т мусора образуется около тонны шлаков. В тех МСЗ, в которых в топку добавляют известняк в качестве флюса, шлаков еще больше.
Предпринимаются самые разнообразные попытки использовать шлаки и золу МСЗ. Из них пытаются делать бордюрные камни, барьерные рифы и блоки для строительства, вводить их в асфальт и использовать для других дорожных покрытий. Предлагается делать из шлаков шлаковату для утепления зданий и керамзитоподобный материал для строительных работ. Однако шлаки токсичны. Их токсичность складывается из токсичности ПАУ, диоксинов и неопознанных органических тиоксикантов и, кроме того, токсичны и соли тяжелых металлов. Шлаки менее опасны, чем летучая зола фильтров, так, из 11 образцов летучей золы разных МСЗ 9 оказались высокотоксичными, а такая же проба для 16 образцов шлаков выявила только 2 токсичных образца, которые требовали захоронения как особо токсичные отходы. Два образца шлака, взятые на московском МСЗ, содержали диоксины в концентрации 30 и 55 мг 1-ТЕQ/кг.
Стоимость захоронения обычных ТБО (в среднем) 25 долл. за тонну, а опасных отходов – 250 долл. за тонну. Следует учитывать, что диоксины относятся к весьма устойчивым токсакантам и все эти бордюрные камни и плиты из шлаковаты будут токсичными многие десятилетия.
Таблица 2.3.
Содержание токсичных металлов в блоках из цемента, блоках с
добавками летучей золы и блоках с добавлением смеси летучей золы и шлаков МСЗ (мг на кг изделия)
Токсичные металлы | Блоки с ле-тучей золой | Блоки со шла-ком и летучей золой | Обычные цементные блоки | Портландцемент |
Цинк | 18618 | 4482 | 53 | 29 |
Свинец | 7278 | 5137 | 4 | 1 |
Медь | 606 | 4668 | 13 | 9 |
Никель | 78 | 109 | 47 | 18 |
Хром | 190 | 146 | 31 | 38 |
Кадмий | 731 | 44 | 0.26 | 0.04 |
Мышьяк | 73 | 5 | 33 | 2 |
Летучая зола
Диоксины образуются вновь (de novo) в зоне охлаждения, часть из них попадает в летучую золу, а часть улетает в трубу. Зола уноса – это твердые частицы, которые осаждаются на фильтрах. В ней осаждаются не только диоксины, но и еще множество опасных веществ.
Сравнение выбросов тяжелых металлов с золой уноса при сжигании угля на тепловых электростанциях и ТБО на МСЗ (мг на кг топлива)
Металл | МСЗ | Угольная электростанция |
As | 180 | 490 |
Ba | 2100 | 1900 |
Be | 4 | 30 |
Cd | 500 | 30 |
Cr | 650 | 370 |
Co | 140 | 40 |
Cu | 1450 | 300 |
Pb | 20000 | 2100 |
Hg | > 130 | 5 |
Sr | 290 | 1800 |
V | 160 | 850 |
Zn | 48000 | 2800 |
Образующийся при переработке отходов шлак после фракционирования и повторной сепарации металла будет использоваться в качестве накопителя при изготовлении бетонных изделий. Зола и продукты, образующиеся в процессе газоочистки, будут переработаны в искусственный строительный материал.
Переработка твердых бытовых отходов методом пиролиза
Физико-химические основы пиролиза ТБО.
При пиролизе ТБО в наиболее общем случае протекают следующие связанные между собой процессы: сушка, собственно пиролиз (термическое разложение ТБО без допуска воздуха), газификация и горение коксового остатка, а также взаимодействие образовавшихся паро-газовых продуктов.
Для процессов пирогенетического разложения отходов характерно стехиометрическое уравнение, подобное уравнениям химических реакций:
Отходы - газ + смолы + водный раствор + углеродистый твердый остаток (кокс)
Соотношение количества получаемых газообразных, жидких и твердых продуктов, а также их состав зависят от условий пиролиза и состава исходного продукта. Особое влияние на процесс оказывает температура, с повышением которой значительно увеличивается выход газа, растет содержание водорода. Выделение газообразных веществ заканчивается при температуре 1000-11000С.
В результате газификации углерод твердого остатка под воздействием дутья воздуха, кислорода или водяных паров превращается в газообразное топливо. Оставшийся после этого твердый остаток содержит лишь минеральную часть отходов – золу или шлак. В основе газификации лежит либо неполное горение кокса (при недостатке кислорода), либо полное горение с последующим реагированием углерода с диоксидом углерода и водяным паром.
Образование так называемого воздушного газа (при воздушном или кислородном дутье) сопровождается следующими реакциями:
2С + О2 = 2СО (реакция неполного горения)
С + О2 = СО2 (реакция полного горения)
СО2 + С = 2СО (реакция восстановления диоксида в оксид углерода)
При паровом дутье образуется водяной газ в результате следующих реакций:
С + Н2 = СО + Н2 (реакция разложения водяного пара)
С + 2Н2О = СО2 + 2Н2
СО2 + С = 2СО (реакция восстановления диоксида углерода)
СО2 + Н2 = СО + Н2 (реакция конверсии диоксида углерода)
При реагировании с коксом смеси воздуха (или кислорода) и водяного пара образуется так называемый смешанный или паровоздушный газ; в этих условиях протекают все вышеуказанные химические реакции.
Перечисленные реакции являются суммарными: в действительности механизм реагирования при пиролизе отходов значительно сложнее.
При расчете различных систем, основанных на слоевом пиролизе ТБО (пиролиз, газификация, двухстадийное сжигание и т. д.), используется так называемый позонный метод, при котором реакционное пространство в слоевом реакторе разделяется на зоны в соответствии с характером протекающих в них процессов. В наиболее общем случае в направлении движения твердой фазы в шахте реактора (газогенератора) следуют зоны сушки, пиролиза, восстановительная и окислительная зоны газификации.
Пиролиз ТБО представляет собой не только распад (термическую деструкцию) исходного материала, но и синтез новых продуктов. Эти стадии процесса взаимосвязаны и протекают параллельно, причем каждая из них преобладает в определенном интервале температуры или времени. Характер протекания первичных реакций деструкции и вторичных реакций взаимодействия и уплотнения остаточных фрагментов исходных молекул не позволяет выполнить аналитический расчет материальных балансов в зоне сушки-пиролиза (далее в тексте – зоны пиролиза). Материальный баланс в зоне пиролиза может быть сведен лишь по результатам экспериментального (лабораторного) исследования.
В настоящее время известно более 100 в основном опытных установок по пиролизу отходов, отличающихся друг от друга характером перерабатываемых моноотходов (макулатуры, резины, полимерных материалов), конечной температурой процесса, конструкцией реактора и технологической схемой. В соответствии с температурой процесса различают три разновидности пиролиза: низкотемпературный (450-5500С), среднетемпературный (до 8000С) и высокотемпературный (свыше 8000С). Различают высокотемпературный пиролиз с твердым (до 11000С) и жидким (свыше 14000С) шлакоудалением. Установки как с твердым, так и с жидким шлакоудалением подразделяются в зависимости от схемы организации процесса (прямоточная, противоточная), конструктивного оформления и принципа действия реактора (шахтный, барабанный), вида дутья (воздушное, паровое, кислородное). Системы с твердым шлакоудалением отличаются, кроме того, наличием или отсутствием газификации коксового остатка, характером подвода тепла к слою перерабатываемых отходов (внешний и внутренний нагрев). Наконец, различают технологические схемы без использования продуктов пиролиза, с использованием для выработки тепла и электроэнергии (энергетические), с использованием в качестве топлива и сырья для химической промышленности (технологические) и комбинированные (энерго-технологические).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
Основные порталы (построено редакторами)